李森蓉，李建濤

　　武漢科思瑞迪科技有限公司

　　直接還原是指鐵礦石或含鐵氧化物在低于熔化溫度下還原成金屬產品的煉鐵過程；其所得的產品稱為直接還原鐵，簡稱DRI（Direct Reduction Iron），也稱海綿鐵。優質DRI由于其成分穩定，有害元素含量低，粒度均勻,不僅可以補充廢鋼資源的不足，而且還可以作為電爐煉鋼的原料以及轉爐煉鋼的冷卻劑，對保證鋼材的質量特別是合金鋼的質量，起著不可替代的作用，是冶煉特鋼的優質原料；同時，高品位DRI還可以供粉末冶金行業使用。

　　直接還原鐵生產方法中，主要分為氣基法和煤基法。由于我國天然氣資源缺乏，但是煤炭資源豐富，煤基直接還原技術成為我國直接還原鐵生產的重要工藝方法。煤基直接還原是指直接以廉價的非焦煤作還原劑生產直接還原鐵的方法。

　　在我國煤基直接還原技術主要是回轉窯法和隧道窯法，近幾年也相繼建設了多座轉底爐裝置，同時也建設了一些煤基連續式豎爐裝置。在直接還原技術日益發展、大力提倡環保節能減排的今天，一些新的更先進的直接還原工藝及設備被迫切需要。

　　煤基豎爐直接還原（COSRED，科思瑞迪）技術是一項符合中國能源結構特點的可大型化生產高品質海綿鐵的直接還原鐵生產技術，可廣泛用于處理高品位鐵精粉制取高純度還原鐵粉用于粉末冶金領域，也可用于處理普通品位的鐵精粉制取煉鋼用海綿鐵，處理復合鐵礦生產普通鐵水及提取釩、鈦、硼等高附加值資源。

　　1發展歷程

　　武漢科思瑞迪科技有限公司（以下簡稱科思瑞迪）坐落于武漢市東湖新技術開發區，匯集了冶金、工業爐、機電技術等各專業技術人才，具有數十年研發、工程及生產經驗，是一家專業從事煤基豎爐直接還原技術的開發、推廣及應用的科技公司。該公司的技術及成套核心設施已經在中國、越南、緬甸等國的工程項目中得到了應用，取得了良好的社會及經濟效益。自2006年至今，已經成功的在中國大陸和國外設計安裝了5代爐型五條生產線：

　　1）一條1000噸/年中試生產線；

　　2）一條5萬噸/年和兩條10萬噸/年生產線：

　　1工藝流程

　　煤基豎爐直接還原技術（圖5）主要設備是以各種煤氣（如天燃氣、焦爐煤氣、混合煤氣、發生爐煤氣等）為燃料，以經過篩分的塊礦或鐵精粉等含鐵氧化物冷固結制成球團與固體還原劑（無煙煤等）混合成爐料，由爐頂布料系統連續加入爐內煤基立式反應器，燃料通過專用燃燒器在爐內燃燒加熱，高溫煙氣回收用于原燃料的干燥、預熱，爐料在封閉的立式反應器中進行“預熱→還原”，在反應器內還原區反應15~20h左右，經過輸料機對冷卻后的混合料進行篩分，廢還原劑通過負壓輸送裝置收集到廢還原劑收集斗中，還原后的產品DRI球團根據原料不同、用途不同可進行不同的處理，既能夠與短流程煉鋼工藝配套，也可以與粉末冶金工藝配套。用于短流程煉鋼工藝時DRI可以軋制成壓塊或餅狀，同時如果采取保溫措施，還可以實現海綿鐵熱裝入煉鋼爐，實現低能耗生產。
 

　　1技術特點

　　1)原燃料適應范圍廣：

　　l原料：普通鐵精礦；復合鐵礦（諸如釩鈦磁鐵礦、硼鐵礦等）；含鐵粉塵；鐵合金礦石等；粒度的使用范圍也較寬，小于0.15mm，5~10mm，10~25mm均可以直接使用。

　　l還原劑：無煙煤、煙煤、褐煤；木炭、蘭炭；焦炭、石油焦等。

　　l燃料：煤制氣；焦爐煤氣、轉爐煤氣、高爐煤氣；天然氣、液化氣、頁巖氣等。

　　2)還原氣氛好：

　　采用特殊結構的爐型，將還原室與燃燒室完全隔離開來，使得還原室氣氛可控有保證。

　　3)金屬化率高：

　　產品金屬化率水平在90~98%。

　　4)產品質量穩定：

　　產品質量均勻性好，波動小，質量有保障。

　　5)運營成本低：

　　工藝煤氣直接回收使用，尾氣余熱充分利用后再外排；廢還原劑有10～40%再利用，節約能耗。

　　6)環境友好：

　　環境友好，CO2、粉塵及SO2等排放均大幅降低，溫室氣體排放量較傳統流程低50%以上。

　　7)安全性高：

　　操作方便，自動化程度高，操作人員少，勞動強度低。

　　8)可實現規模化：

　　通過模塊化設計可滿足常規規模組合。

　　9)生產運行穩定，作業率高。

　　10)投資低：

　　工藝、設備集成成熟度高，降低了投資成本。

5產品質量

　　經過工業實踐，對不同的原料其產品達到如下質量：

　　6產品用途

　　采用煤基豎爐直接還原技術處理不同的原料得到的不同的產品可以在不同領域得到較好的應用：

　　1)煉鋼領域

　　電爐煉鋼所用原料、轉爐用冷卻劑；

　　2)新材料領域

　　工業（高）純鐵、釩鈦制品、非晶態材料等功能材料的基料；鐵焦（高爐焦炭的替代品）；3)粉末冶金領域制造還原鐵粉、霧化鋼粉、羰基鐵粉等所用原料；4)其它領域含鋅粉塵的循環利用、鐵合金生產所用基料、熔融爐所用原料。

　　7結論

　　1)我國是個天然氣匱乏，但煤炭儲量豐富，因此煤基直接還原技術是主流工藝；2)煤基豎爐技術具有原燃料適應性強、還原氣氛好，產品金屬化率高等優點，是有競爭力的直接還原煉鐵技術之一；3)長遠看，鋼鐵產品升級勢必需要優質的原料以冶煉優質鋼種，市場對高品質、穩定DRI具有使用需求，且需求量大，本技術具有規模、成本、工藝成熟、穩定可靠的優勢；4)本技術適用于難于用于高爐大比例使用的一些復合礦冶煉，如釩鈦磁鐵礦、硼鐵礦、紅土礦等資源的綜合利用，有較好的應用前景。